稻瘟病菌效应蛋白MoHrip2靶向抑制作物抗性蛋白OsOLP1的分子机制与侵染策略研究

本研究针对稻瘟病菌（Magnaporthe oryzae）效应蛋白MoHrip2如何调控宿主免疫的机制难题，通过蛋白质互作筛选发现其与水稻渗透素样蛋白OsOLP1特异性结合。实验证实OsOLP1定位于质外体空间，正调控水稻对稻瘟病的抗性，而MoHrip2通过抑制OsOLP1介导的免疫反应促进病原菌侵染。该研究揭示了病原菌通过效应蛋白靶向宿主PR5家族蛋白的新型致病机制，为作物抗病育种提供新靶点。

　　

稻瘟病是由稻瘟病菌（Magnaporthe oryzae）引起的毁灭性真菌病害，严重威胁全球粮食安全。在与宿主长期共进化过程中，稻瘟病菌分泌多种效应蛋白来抑制植物免疫反应，其中分泌蛋白MoHrip2被证明兼具激发子和毒性因子的双重功能：既能诱导植物早期防御反应（如活性氧爆发和酚类物质积累），又能促进病原菌侵染。然而，MoHrip2在稻瘟病菌-水稻互作过程中被宿主识别和调控的具体机制仍不明确。

为解析MoHrip2的致病机制，研究人员通过酵母双杂交筛选技术，从水稻中鉴定到一个定位于质外体（apoplast）的渗透素样蛋白OsOLP1（osmotin-like protein 1）。该蛋白属于病程相关蛋白PR5家族，可响应稻瘟病菌侵染而显著上调表达。通过酵母双杂交、GST pull-down和荧光互补实验（LCA）验证了MoHrip2与OsOLP1在体内外均存在特异性互作。

在技术方法方面，研究团队构建了OsOLP1过表达（OE-OsOLP1）和基因敲除（CR-OsOLP1）水稻株系，采用稻瘟病菌孢子喷雾接种和叶鞘侵染实验分析表型，通过qPCR检测真菌生物量（MoPot2基因）和抗病标记基因表达，利用激光共聚焦显微镜进行亚细胞定位观察，并通过原核表达系统和毕赤酵母系统分别纯化OsOLP1和MoHrip2蛋白进行体外抑菌实验。

研究结果方面：

3.1. MoHrip2靶向水稻渗透素样蛋白OsOLP1

通过酵母双杂交系统发现MoHrip2与OsOLP1互作可激活报告基因表达。GST pull-down实验证实两者在体外直接结合，荧光互补实验在烟草体内进一步验证了它们的互作关系。

3.2. OsOLP1定位于质外体空间

通过构建OsOLP1-GFP融合蛋白并在烟草中瞬时表达，发现其与质膜标记蛋白PCD-1002-mcherry在质壁分离前后呈现不同的定位 pattern，证实OsOLP1分布于细胞壁外的质外体空间。

3.3. OsOLP1增强水稻抗病性

qPCR分析显示OsOLP1在稻瘟病菌侵染后24–48小时表达量显著上升。基因敲除株系接种后病斑面积扩大，真菌生物量增加7–9倍；而过表达株系病斑显著减小，真菌生物量降低50%。叶鞘侵染实验表明敲除株系中病原菌侵染类型（Type 2和Type 3）占比达60%–80%，而过表达株系中以Type 0和Type 1为主（约80%）。

3.4. OsOLP1促进抗病相关基因表达

在过表达株系中，抗病标记基因OsPR1a、OsPBZ1、OsPAL1、OsCht1和OsAOS2的表达量显著上调，表明OsOLP1通过多条防御信号通路增强宿主抗性。

3.5. MoHrip2抑制OsOLP1介导的抗病活性

体外抑菌实验显示，纯化的OsOLP1蛋白浓度依赖性地抑制稻瘟病菌侵染，5μM浓度时抑菌效果显著。而添加MoHrip2蛋白可逆转OsOLP1的抑菌作用，且随MoHrip2浓度增加，病原菌毒力逐渐恢复。

研究结论与讨论部分指出，该研究首次揭示稻瘟病菌效应蛋白MoHrip2通过靶向水稻质外体免疫蛋白OsOLP1，抑制其介导的抗病功能，从而促进病原菌侵染。OsOLP1作为PR5家族成员，不仅具有潜在的直接抑菌活性，还能激活多条防御信号通路（如SA、ET和JA途径）。这一发现为理解病原菌-宿主互作提供了新视角，即病原菌可通过分泌效应蛋白抑制宿主PR蛋白的功能，从而逃逸质外体免疫。研究提出的工作模型表明，在稻瘟病菌侵染早期，水稻通过分泌OsOLP1激活免疫反应，而病原菌则分泌MoHrip2与之结合，削弱宿主抗性。该研究为开发通过基因编辑改良OsOLP1蛋白以避免病原菌抑制的新型抗病育种策略提供了理论依据。